自鉆式復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究[共6頁]

1、自鉆式復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)應(yīng)用研究*段建立, 譚躍虎, 張凡（解放軍理工大學(xué)工程兵工程學(xué)院, 南京210007）摘要 介紹了自鉆式土釘與SMW機(jī)械施工止水帷幕相結(jié)合復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)的設(shè)計、施工方法，及其在南京市玄武湖隧道基坑支護(hù)工程的應(yīng)用。結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)分析了其受力及變形機(jī)理。關(guān)鍵字 復(fù)合土釘支護(hù)；自鉆式土釘；止水帷幕；南京市玄武湖隧道工程中圖分類號 TU753.11 引言土釘支護(hù)由于經(jīng)濟(jì)、可靠和施工快速簡便，已在我國得到迅速推廣和應(yīng)用1。對于軟弱土層發(fā)展了以土釘支護(hù)為主，輔以其它補(bǔ)強(qiáng)措施的復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù) 2，3。南京市玄武湖隧道工程為雙向六車道，全長2.66公里，是南京市“新三年”建設(shè)的重點(diǎn)工程

2、。隧道主體為鋼筋混凝土箱涵結(jié)構(gòu)，湖底段基坑大部分采用放坡大開挖施工，梁洲段基坑由于大開挖施工會破壞梁洲島上景觀建筑，業(yè)主決定采用垂直支護(hù)。圖1. 梁洲段基坑斷面示意圖梁洲段支護(hù)原設(shè)計方案采用直徑800mm灌注樁加三道背拉錨索，設(shè)計錨索為1860級鋼絞線315.24，長26m。這種設(shè)計方案造價較高，而且在砂性土中成孔26m施工比較困難。經(jīng)過專題研究，決定采用自鉆式土釘與SMW機(jī)械施工止水帷幕相結(jié)合的復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)進(jìn)行支護(hù)。2 復(fù)合土釘支護(hù)設(shè)計梁洲段場地土層主要為：素填土：褐黃色，1.0m 。-1粉土夾粉砂：灰黃色，飽和，稍密。10.0m，夾少量薄層粉質(zhì)粘土。土層重度19.0kN/m3 , 粘聚

3、力8.7 kPa, 內(nèi)摩擦角30.7。-3粉細(xì)砂：灰色，飽和，稍密。12.0m，土層重度19.1kN/m3 , 粘聚力9.4 kPa, 內(nèi)摩擦角30.6?；颖眰?cè)場地開闊，進(jìn)行二級放坡，坡角施工花管土釘三排進(jìn)行加固，南側(cè)梁洲島進(jìn)行復(fù)合土釘支護(hù)，詳見圖1。由于本工程為市重點(diǎn)工程，我們在設(shè)計中非常慎重。因?yàn)樯靶酝磷粤⑿圆睿谄渲谐煽资┕け容^困難，決定首先施工止水帷幕。經(jīng)過試驗(yàn)普通雙軸深層攪拌機(jī)在本場地較密的砂性土中，只能施工攪拌深度13.5m14.5m，不能滿足設(shè)計要求。于是決定采用SMW工法常用的三軸型鉆掘攪拌機(jī)施工止水帷幕。然后采用自鉆式土釘自行鉆進(jìn)到預(yù)定位置后，進(jìn)行注漿，解決了施工時成孔困難

4、的問題，而且注漿效果可以得到保證。圖2 復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)及部分測力計布置示意圖利用基坑土釘支護(hù)技術(shù)規(guī)程（CECS96:97）和建筑基坑支護(hù)技術(shù)（JGJ120-99）對自鉆式土釘與SMW止水帷幕相結(jié)合的復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)分別進(jìn)行了計算。設(shè)計挖深10.0m，附加荷載55kpa。SMW工法三軸型鉆掘攪拌機(jī)施工止水帷幕，三軸深層攪拌機(jī)葉片直徑為850, 樁中心距1.2m，樁體搭接850mm，在止水帷幕中插入雙排毛竹，毛竹的大頭直徑不小于100mm。 土釘結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)：自鉆式土釘成孔直徑D=110mm，土釘傾角15；采用9排自鉆式土釘，5米以上水平間距Sh=1.0m, 垂直間距Sv=1.2m；5米以下Sh

5、=1.0m, Sv=1.0m。17排自鉆式土釘長18m，8、9排自鉆式土釘長15m。面層采用6.5150150雙層鋼筋網(wǎng), 216水平向加強(qiáng)筋。噴射C20混凝土。3 復(fù)合土釘支護(hù)施工首先利用SMW工法850三軸型鉆掘攪拌機(jī)施工止水帷幕，解決土體隔水性和自立性。三軸深層攪拌機(jī)葉片直徑為850, 樁中心距1.2m，樁體搭接850，要求28天的強(qiáng)度達(dá)到1.0MPa。止水帷幕達(dá)到預(yù)定強(qiáng)度后，進(jìn)行自鉆式土釘施工。每排自鉆式土釘?shù)氖┕ろ樞蛑饕獮椋洪_挖，墻壁修整引孔自鉆式土釘鉆進(jìn)注漿編制鋼筋網(wǎng)，放置加強(qiáng)筋噴射C20混凝土。下面主要說明自鉆式土釘?shù)氖┕み^程。自鉆式土釘?shù)臈U體采用32無縫鋼管壓制螺紋而成，每段3

6、.0m，用接頭套管進(jìn)行連接。經(jīng)檢測桿體破壞荷載260kN, 接頭套管破壞荷載240kN。采用適合于軟土的自制土釘鉆頭，長150mm。采用小型鉆機(jī)配麻花鉆桿在止水帷幕的預(yù)定部位引孔1.0m，主要是鉆過止水帷幕。然后采用小型鉆機(jī)作為動力將自鉆式土釘自行鉆進(jìn)，用接頭套管進(jìn)行連接。第一二桿體分別預(yù)先留有注漿孔，直徑為8mm，間距40cm，沿桿體徑向均勻布置。鉆進(jìn)前把注漿孔用膠紙包好，防止鉆進(jìn)時進(jìn)土影響注漿效果，但注意不能包兩層以上，以免使?jié){液射出困難。每節(jié)土釘之間采用螺紋套管對中連接，逐節(jié)安裝鉆進(jìn)，直到設(shè)計長度。由于自鉆式土釘自行鉆進(jìn)過程中螺紋套管自動擰緊，所以不會有松弛現(xiàn)象。最后編制鋼筋網(wǎng)，壓加強(qiáng)筋

7、，噴射C20混凝土面層。安裝墊板及配套螺母，使土釘、面層、SMW深攪樁和原位土體構(gòu)成一個整體而共同工作。4 現(xiàn)場試驗(yàn)為了能夠切實(shí)用好這項(xiàng)技術(shù)，對其加固機(jī)理進(jìn)行了深入研究，我們結(jié)合工程監(jiān)測進(jìn)行了土釘受力、深層水平位移和基坑內(nèi)分層沉降等多項(xiàng)試驗(yàn)工作。（1）土釘受力監(jiān)測本試驗(yàn)共設(shè)置3個試驗(yàn)端面，在每根試驗(yàn)土釘2.0m，5.0m，8.0m，16.0m處布置電阻應(yīng)變片測量土釘拉力分布。從測試結(jié)果可以看出，土釘?shù)氖芰εc施工密切相關(guān)。在施工階段，土釘被置入土體注漿后，開始受力。下層土體的開挖對上層土釘有較大影響，相臨下層土體開挖對其影響最大。開挖后土釘?shù)氖芰ρ杆僭黾?，然后趨向于穩(wěn)定，直到又有土體開挖。土釘?shù)?/p>

8、受力一般為中間大，兩頭小。自鉆式土釘端部有鉆頭，因此端部受力也較大。詳細(xì)測試結(jié)果將另文給出。（2） 圖3 水平位移隨施工日期的變化圖水平位移監(jiān)測 復(fù)合土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)各點(diǎn)的水平位移隨施工日期的延續(xù)而增加，基坑開挖完成后逐漸趨于穩(wěn)定；位移在距離基坑頂面約8米處最大(見圖3)，這表明復(fù)合土釘支護(hù)表現(xiàn)出與一般土釘擋墻不同的變形性狀2。復(fù)合土釘支護(hù)由于事先施作了水泥土樁，開挖后樁頂位移較小，但隨著深度的增加，深部土體有較明顯的水平移動趨勢，墻體有向前凸起的趨勢。最大水平位移與基坑深度的比值約為2。基坑內(nèi)回彈位移2mm，由于是砂性土，回彈量很小，沒有隆起現(xiàn)象。5 結(jié)束語詳細(xì)介紹了自鉆式土釘與SMW機(jī)械施工止

9、水帷幕相結(jié)合復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù)的設(shè)計、施工方法，及其在南京市玄武湖隧道基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用實(shí)例。結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)分析了其受力及變形機(jī)理。與傳統(tǒng)支護(hù)相比，該技術(shù)投資明顯降低，而且施工快速可靠。參考文獻(xiàn)1陳肇元，崔京浩土釘支護(hù)在基坑工程中的應(yīng)用（第二版）中國建筑工業(yè)出版 社，2000.2李象范. 上海地區(qū)基坑工程中的復(fù)合土釘支護(hù)技術(shù). 建筑施工，2001,6:3633693徐水根等. 上海地區(qū)基坑圍護(hù)復(fù)合土釘墻施工技術(shù)要求. 建筑施工，2001,6: 387 389Study of Self-drilling Compound Soil-nail Surporting TechnologyDUAN Ji

10、an-li1, TAN Yue-hu1 , ZHANG Fan1(1.Dept.of civil defense engineering, PLA University of Technology, Nanjing 210007.)Abstract: The supporting system of self-drilling soil-nail with sealing wall made by SMW construction machine, are discussed through foundation pit of Xuanwu Lake tunnel project. The mechanism of deformation is discussed with field test .Key words: compound soil-naili